土木工程材料設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探討

孫巖

摘要：文章結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的發(fā)展思路，通過(guò)分析“混凝土的配合比”的土木工程材料實(shí)驗(yàn)，探討了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用在土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，以及在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)采取改進(jìn)的原則、方法和步驟，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，使得學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐緊密的結(jié)合。

關(guān)鍵字：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；土木工程材料；理論教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)

【分類號(hào)】G642；TU578.1-4

近幾年，很多院校都提出培養(yǎng)應(yīng)用型人才的發(fā)展思路，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)顯然更加注重的是大學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。這就要求在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課教學(xué)過(guò)程中盡可能多的讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中，而不是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的那種模式，老師按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行講解，學(xué)生按實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，最后說(shuō)明一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，整個(gè)實(shí)驗(yàn)就結(jié)束了。開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是要讓上實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生都要參與到實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，真正的讓學(xué)生融入到實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中處于積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，以達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的目的，為以后學(xué)習(xí)和工作打下良好基礎(chǔ)。

1、實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

在傳統(tǒng)的土木工程材料實(shí)驗(yàn)課教學(xué)情況下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是驗(yàn)證性的，即給出具體實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等具體內(nèi)容由學(xué)生“按部就班”地完成實(shí)驗(yàn)，這樣完成實(shí)驗(yàn)當(dāng)然比較順利，改成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則有較大的不同。在本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，使學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐教學(xué)能夠更好的結(jié)合，同時(shí)能夠使學(xué)生培養(yǎng)成敢于創(chuàng)新和勇于創(chuàng)新的精神，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；實(shí)施創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生探索鉆研的精神，有利于學(xué)生們今后科研工作的發(fā)展[1，2]。

2、實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路和步驟

在實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了使整個(gè)實(shí)驗(yàn)既能突出學(xué)生的創(chuàng)新，又能夠讓學(xué)生順利的完成實(shí)驗(yàn)，將整個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段，結(jié)合教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，學(xué)生以自學(xué)為主，自己動(dòng)手進(jìn)行基本的實(shí)驗(yàn)操作；第二階段，開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組5-8人，根據(jù)教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，以及查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，自擬實(shí)驗(yàn)題目，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容，最后經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)教師審閱修改方可實(shí)施；第三階段，對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教師可以對(duì)關(guān)鍵性的步驟進(jìn)行指導(dǎo)，最后得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理數(shù)據(jù)并分析結(jié)果，寫(xiě)好總結(jié)報(bào)告[2]。

3、實(shí)例分析

我們現(xiàn)在拿“混凝土的配合比”實(shí)驗(yàn)為例，來(lái)分析說(shuō)明設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的整體思路。

“混凝土的配合比”是指混凝土中各組成材料的用量或各組成材料之重量比。其設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康木褪峭ㄟ^(guò)計(jì)算、試配、調(diào)整等步驟，熟悉混凝土配合比的設(shè)計(jì)全過(guò)程。[3]從“混凝土的配合比”的定義和實(shí)驗(yàn)?zāi)康木涂梢钥闯觯谶M(jìn)行混凝土配合比試配之前需要計(jì)算混凝土各個(gè)組成材料的用量，以及測(cè)定其各組成材料的物理性質(zhì)。比如普通混凝土是由砂、水泥、水、碎石等組成，為了提高混凝土的強(qiáng)度特性有時(shí)還需要按照一定的比例加入混凝土外加劑。在進(jìn)行配合比試配前需要知道砂、水泥和碎石的物理性質(zhì)。即碎石需要測(cè)定密度、表觀密度、孔隙率、吸水率、含水率、還要測(cè)定碎石的級(jí)配曲線等，水泥需要測(cè)定水泥細(xì)度、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、水泥凝結(jié)時(shí)間、水泥安定性和水泥強(qiáng)度測(cè)定等；砂需要測(cè)定砂的細(xì)度模數(shù)、含水率、堆積密度和視密度等。以上這些物理性質(zhì)的測(cè)定也就是上面所說(shuō)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的第一階段學(xué)生需要自學(xué)的主要內(nèi)容。如果我們依次按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)大綱的要求進(jìn)行，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)也都比較機(jī)械式，根本沒(méi)有目的性，收獲也會(huì)很少。

在學(xué)生擬實(shí)驗(yàn)題目、提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?，由于混凝土配合比的?shí)驗(yàn)原理較復(fù)雜，故應(yīng)給學(xué)生講明實(shí)驗(yàn)原理，講明混凝土的配合比設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，以及配合比設(shè)計(jì)中三個(gè)基本參數(shù)計(jì)算方法和內(nèi)在關(guān)系，即：①水與水泥之間的比例關(guān)系，用水灰比表示；②砂與石子之間的比例關(guān)系，用砂率表示；③水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系，常用單位用水量來(lái)反應(yīng)混凝土的用水量[3]。

所以，作為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程就是：首先就要測(cè)定各個(gè)組成材料的物理性質(zhì)參數(shù)，再根據(jù)各個(gè)參數(shù)值和混凝土配合比計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，確定水灰比、砂率、用水量的值，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4、小結(jié)

通過(guò)開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐能力有很大的提高，能夠使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)理論知識(shí)的理解，學(xué)習(xí)的更加扎實(shí)，通過(guò)實(shí)際操作提高了學(xué)生的動(dòng)手能力；還培養(yǎng)了同學(xué)之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生的邏輯思維能力，對(duì)以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和再深造都打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高也起到了一定的作用。

對(duì)于學(xué)生在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，不能像傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)那樣直接給出具體的辦法，要進(jìn)行個(gè)別的引導(dǎo)性指導(dǎo)，否則就失去了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的意義。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)雖然增加了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的困難度，但是充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，使得學(xué)生的發(fā)散性思維得到有效的鍛煉，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如果能在其他各類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行推廣，必將促進(jìn)素質(zhì)教育的開(kāi)展，為今后的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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